金属工艺学重点.docx

铸造-----用于制造受力较简单，形状复杂的零件毛坯。
液态合金的充型:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的
能力，称为液态金属的充型能力。
影响液态金属充型能力的因素:1、合金的流动性2、浇注条件3、铸型填充条件
化学成分对流动性的影响最为显著。其中共晶成分的合金由于是在恒定的温度完成结晶，凝固的温区窄，液态的流动性最好
合金的收缩
收缩阶段:
1、液态收缩：从浇注温度到凝固开始温度（即液相线温度）间的收缩。（T浇→T液）
2、凝固收缩：从凝固开始到凝固终止温度（即固相线温度）间的收缩。（T液→T固）
使液面下降，是铸件产生缩孔、缩松的基本原因。
3、固态收缩：从凝固终止到室温间的收缩。（T固→T室）,使铸件外部尺寸的减小，是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。
顺序凝固法:在铸件的厚壁处设置冒口使缩孔集中在冒口中，从而获得致密的铸件，但铸件各部的温差大，会引起较大的热应力，金属的消耗大。
同时凝固法:铸件的热应力小但易产生缩松。
铸造内应力、变形与裂纹的形成与防止:)防止,a．尽量使壁厚均匀，结构对称，避免尖角结构。b．采用同时凝固（冷铁）c．提高型（芯）砂的退让性d．进行时效处理:人工时效（钢、铸铁的去应力退火）自然时效.E．采用反变形法f．严格控制s．p含量
(根据石墨的形状)
铸 铁:白口铸铁 Fe3c灰口铸铁 石墨.麻口铸铁 （白口＋灰）普通灰口铸铁 片状.可锻铸铁 团絮状.球墨铸铁 球状.蠕墨铸铁 蠕虫状
影响铸铁组织与性能的因素（石墨化):① 化学成分② 冷却速度
、球墨铸铁:1、组织.金属基体＋球状石墨.应力集中基本消除,同样体积的石墨圆球形的表面积最小,石墨孤立存在于基体中，基体不再被割裂成不连续状，σb可以发挥80～90％
性能
① 机械性能比其他铸铁高② 仍具有灰口铸铁的许多优点如：减振、耐磨、缺口敏感性小、切削加工性好。③ 铸造性能有优于铸钢④ 热处理性能好。
制取方法
① 熔化普通灰口铸铁② 球化处理和孕育处理a．球化剂──稀土镁合金b．孕育剂──75％si的硅铁c．冲入法
4、铸型工艺
① 易产生缩孔、缩松a．采用浇口、冒口、冷铁系统对铸件实现顺序疑固b．增加铸型刚度
② 易产生皮下气孔a．严格控制型砂水分和铁水的含硫量b．提高型砂的透气性
牌号Q T ×××－××
6、热处理
① 退火──获得铁素体球铁② 正火──获得珠光体球铁③ 调质──获得良好的综合机械性能
型砂应具备的性能:强度、透气性、耐久性、退让性、韧性
1、手工造型
① 整模造型：适于形状简单且横截面依次减少的铸件② 分模造型：适于最大截面在中间的铸件③ 挖砂造型：分型面不是平面铸件的单件小批生产。④ 活块造型：适于带有难起模的凸起部分的铸件⑤ 刮板造型：适于大中型回转体铸件。⑥ 多箱造型：适于形状复杂中间截面小的铸件
㈡　造芯② 芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。
浇注位置的选择
质量要求高的表面和重要的加工面在应朝下或在侧面。
易产生缩孔的铸件厚的部分应朝上。
大的平面或大而薄的平面应朝下
型芯数量要少，便于型芯的固定和排气。
分型面的选择
分型面要少最好一个且为平面。
不用或少用活块和型芯。
大部分或全部分放在同一砂箱
型腔及主要型芯位于下箱。
3.3工艺参数1、加工余量2、拔模斜度3、收缩率4、型芯头
4.1 铸件结构与铸造工艺的关系
铸件的外形设计。1、铸件外形要便于造型2、分型面要少且为平面。3、与分型面垂直的非加工面应留结构斜度，且δ内＜δ外。
铸件的内腔设计1、不用或少用型芯。2、便于型芯的固定、排气和出砂。3、设置工艺孔
4.2 铸件结构与合金铸造性能的关系
1、壁厚要合理:δmax≤3δmin ， δ内＜δ外
2、壁厚要均匀
3、垂直壁的连接要有结构圆角。
4、避免锐角联接和交叉。
5、厚薄壁的联接要逐步过渡。
6、避免过大的水平面。
7、避免收缩受阻。
5.1 熔模铸造二、特点及应用1、可制造形状相当复杂的铸件。4、铸件不能太大特别适于制造形状十分复杂，高熔点，难切削的精密小铸件。
5.2 金属型铸造
三、特点及应用1、实现“一型多铸”主要用于大批量生产形状不太复杂，壁厚较均匀的有色金属铸件。
5.3 压力铸造二、特点及应用
1、可制造形状复杂的薄壁件或镶嵌件。
2、铸件精度高，表面质量好。
3、铸件强度和硬度都较高。
4、生产率最高。
5、易产生气孔与缩松。
6、压铸件不宜经受高温。
7、压铸设备投资大，制造压型费用高。主要用于有色合金形状复杂、薄壁小铸件的大批量生产。5.4 低压铸造二、特点及应用1、充型压力和速度便于控制2、铸件机械性能较高3、金属的利用率较高4、铸件成形性好。5、升液管寿命短。主要用于制造质量要求高的铝合金，镁合金铸件。

5.5 离心铸造二、特点及应用2、不需型芯和浇注系统。4、铸件内孔的表面质量差，尺寸不精确。主要用于批量生产中空旋转体铸件及双金属铸件。
金属塑性加工的特点及应用：
1压力加工件机械性能好 2材料利用率高3不易获得形状复杂的锻件，用于制造形状较简单，受力复杂的零件毛坯
单晶体的塑性变形
滑移：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部移动，是塑性变形的主要方式
孪生：是使部分晶体相对与另一部分晶体移动，并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。
再结晶：当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的现象。
冷变形──在再结晶温度以下进行的塑性变形
热变形──在再结晶温度以上进行的塑性变形
金属的锻造性（可锻性
金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度
衡量指标：塑性，变形抗力
影响因素：金属本质，变性条件（温度，速度，应力状态），
模锻
锻件大小不限，是制造大型锻件的唯一方法
自由锻的基本工序：自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类1镦粗，拔长，冲孔，弯曲，错移，扭曲，切割，2辅助工序：指进行基本工序之前的预变形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。3. 精整工序:在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
锤上模锻
飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力,使金属更好充满模膛。容纳多余的金属。
2) 制坯模膛
① 拔长模膛
用它来减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。
② 滚挤模膛
用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。
③ 弯曲模膛
对于弯曲的杆类模锻件，需要用弯曲模膛来弯曲坯料
④ 切断模膛 它是在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属
模锻的工艺规程
分模面的选择
a.便于锻件取出且分模面为平面；
b. 使上下模膛深度最浅；
c. 上下模膛沿分模面轮廓一致；
d. 使锻件上加余块最少。
锻件结构的工艺
一、 自由锻锻件结构工艺性
1.不允许有锥度和斜面
2.外形尽量简单避免截交与相贯.
3.不允许有筋和凸台
4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件.
二、模锻零件结构工艺性
1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造
2.外形力求简单、平直和对称，尽量避免锻件截面积差别
过大，避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构
3.复杂件要考虑锻焊组合结构
落料与冲孔工序
将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序,如剪切、落料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁
冲裁──使坯料按封闭轮廓分离
落料──冲下部分为工件，周边为废料
冲孔──冲下部分为废料，周边是工件
凸凹模工作部分应有锋利的刃口。
凸凹模间应有合理的间隙。
正确确定凸凹模刃口的尺寸
④ 合理排样
冲孔：D凸＝D孔 D凹＝D凸＋2Z
落料：D凹＝D落 D凸＝D凹－2Z
其中 Z 为单边间隙
变性工序：材料只发生位移,不破坏(不分离) 的工序。
拉伸
弯曲：使板料或坯件弯成一定角度和形状的工序
翻边：使板料获得一定高度凸缘的方法
成型：利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。
连续冲模：在冲床的一次冲程中，在模具不同部位同时完成数道工序
复合冲模：在冲床的一次冲程中，在模具同一部位同时完成数道工序。
直流反接：焊件(-)焊条(+)溶深小，用于焊薄板，有色合金，不锈钢，铸铁等。
直流正接：焊件(+)焊条(-)焊件热量多， 溶池深用于焊高熔点或厚大焊件

1.熔合区性能最差
2.过热区
3.正火区
4.部分相变区
保证焊缝质量的措施
电焊条组成
焊芯：传导电流 形成焊缝（50%-70%）
药皮：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对溶蚀的脱氧，加入合金元素
按药皮熔渣的酸碱性分类：、
酸性，氧化性强，合金元素烧损严重，焊缝机械性能差，工艺性能较好，劳动条件好，用于焊接一般结构钢
碱性：氧化性较小，工艺性能比较差，劳动条件较差，焊缝抗裂性能好，
埋弧焊接：主要用于生产批量大、厚度较大(6～60mm)且长的直焊缝和大直径的环形焊缝。
气体保护焊：
.明弧焊，溶池可见度好，操作方便。
2.电弧受到保护气流压缩，热量集中，焊接速度快；熔池小，
溶池深，热影响区窄；焊后变形小，适于薄件及有色件。
3.焊缝表面无渣，可以节约大量清渣时间
4.适于全位置焊接，并有利于焊接过程自动化
5.气体保护焊设备较复杂，焊接时，容易受气流干扰
氩弧焊：保护效果最好，但氩气成本高。主要用于焊接易氧化的有色金属，稀有金属，高强度合金钢及一些特殊性能的合金钢
CO2气体保护焊
主要用于低碳钢和普通低合金钢薄板的焊接
电阻焊：特点：1，生产率高，焊接变形小2不开坡口，不用填充金属、无需保护3操作简单、劳动条件好、易实现自动化4、设备复杂耗电多、焊件尺寸受限
适用于成批大量生产
电阻焊：电焊，缝焊，对焊（电阻对焊：电压-通电-电压 闪光对焊：通电-移动-加压）
① 焊接质量好，生产率高；
② 可焊同种金属或异种金属(钢-钢、铜-钢、铝-钢、铝-铜 等)；
③ 可焊直径为0.01mm的金属丝和断面为上万平方毫米的金属棒、管或异型材料。
摩擦焊特点：① 加热温度低，接头质量好；
② 焊接生产率高(1200件/h)，成本低(耗电为闪光焊的10～20%,焊接成本为CO2电弧焊的70%左右)；
③ 能焊同种金属、异种金属及某些非金属材料；
④ 焊接过程可控性好，质量稳定，焊件精度高；
⑤ 劳动条件好，无弧光、烟尘、射线污染；
⑥ 要求被焊工件至少应有一件是旋转体(如棒料、管材)；
⑦ 摩擦焊设备的一次投资大，适用于成批大量生产。
在各种回转体结构焊接中，可逐步取代电弧焊、电阻焊、闪光焊；一些用熔焊、电阻焊不能焊的异种金属，可用摩擦焊焊接(如铜-铝摩擦焊等）。
钎焊：
1、硬钎焊：T熔>450℃ 接头强度较高，适于钎焊接头受力较大或工作温度较高的工件。
如刀具、冰箱压缩机管道等。
2、软钎焊：T熔<450℃ 接头强度较低，适于钎焊接头受力不大或工作温度较低的工件。
如各种电器导线的连接，仪表、仪器元件的焊接等
钎焊主要用于精密仪表，电气零部件、异种金属焊件及空间技术
领域
碳钢的焊接的工艺措施：1、焊前预热焊后缓冷；
2、采用小规范措施；
3、选用碱性焊条；
4、焊后热处理
铸铁的焊补 主要问题：1、易产生白口和淬硬组织；
2、易产生裂缝；
3、易产生气孔和夹渣
焊接材料的选择一、尽量选焊接性能好的材料 钢＞有色金属＞铸铁
二、最好不选用两种性能相差很远的材料
三、应尽量选近似焊接结构的型材

焊缝的布置：劲量分散，尽量对称，焊缝应避开 最大 应力处与应力
集中处，尽量避开加工部位，焊接便于操作，
镗削加工── 对已有孔进行再加工：特别适于加工箱体零件上的各种表面及孔系,是大孔，内成形面和孔内环槽的唯一方法。
拉削运动：主运动：拉刀的直线往复移动。(拉床无进给运动，其进给运动是依靠齿升量来实现的。)
拉削特点及应用: ① 生产率高
② 加工范围较广 （各种截面形状的通孔、孔内键槽、平面和没有障碍的外表面）
加工精度较高，表面粗糙度较小
拉刀结构复杂，制造成本高，故主要适于成大量生产。
YG3 →精加工
YG 6 →半精加工
YG8 →粗加工和断续切削
YT5 粗加工 YT 15 半精加工 YT30 精加工